CN116583921A - 片式器件 - Google Patents

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CN116583921A CN202180082191.9A CN202180082191A CN116583921A CN 116583921 A CN116583921 A CN 116583921A CN 202180082191 A CN202180082191 A CN 202180082191A CN 116583921 A CN116583921 A CN 116583921A
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Abstract

本发明提供一种耐热冲击性高的片式器件。本发明的片式电阻器(1)具有：长方体形状的绝缘基板(2)；一对背面电极(3)，设置在绝缘基板(2)的背面的长尺寸方向的两端部；一对表面电极(4)，设置在绝缘基板(2)的表面的长尺寸方向的两端部；电阻体(5)，设置在一对表面电极(4)之间；以及一对端面电极(6)，以桥接背面电极(3)和表面电极(4)的方式以剖面呈“コ”字形设置在绝缘基板(2)的长尺寸方向的两端面，背面电极(3)由第一电极部(3a)和两个第二电极部(3b)构成，第一电极部(3a)位于远离绝缘基板(2)的端面的内侧，两个第二电极部(3b)夹着存在于绝缘基板(2)的端面和第一电极部(3a)之间的缺口部(3c)在绝缘基板(2)的短尺寸方向上排列，第一电极部(3a)的最大高度设定为比第二电极部(3b)的最大高度高。

Description

片式器件
技术领域
本发明涉及与电路板的焊盘焊接的表面安装型的片式器件。
背景技术
作为片式器件的一个例子的片式电阻器，主要由以下构成：长方体形状的绝缘基板；在绝缘基板的主面(表面)具有规定间隔而相向配置的一对表面电极；将成对的表面电极彼此桥接的电阻体；覆盖电阻体的保护层；在绝缘基板的背面具有规定间隔而相向配置的一对背面电极；以将表面电极和背面电极桥接的方式形成在绝缘基板的两端面的一对端面电极；以及在这些端面电极的外表面实施镀覆处理而形成的一对外部电极等。
像这样构成的片式电阻器是通过在设置于电路板的焊盘上搭载并焊接背面电极而进行表面安装的，但当在安装后对片式电阻器反复进行热环境的变化(以下称为热冲击)时，该焊接部因热应力而损伤，容易产生裂纹。而且，当在焊接部因热冲击产生裂纹时，由于焊接部是将片式电阻器的背面电极与电路板的焊盘进行电连接且机械连接的部位，因此在最坏的情况下有时会导致导通不良。
因此，以往，如专利文献1所记载的，提出了一种片式电阻器，其使用由烧结银形成的第一电极层和层叠在远离该第一电极层的边缘部的位置的由烧结银形成的第二电极层来构成背面电极，对覆盖这样的背面电极的外部电极进行焊接。在该现有的片式电阻器中，在从第二电极层的侧面至第一电极层的表面的部分形成台阶，在外部电极也形成与该台阶对应的台阶部分，因此通过台阶部分使焊接部的厚度增大从而缓和热应力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-74044号公报。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的片式电阻器中，通过使用背面电极的台阶部分使焊料的厚度增大，从而利用焊料的挠性缓和热冲击时的热应力。但是，焊料的硬度(杨氏模量)因焊料材料的组成而不同，在使用高强度焊料来安装片式电阻器的情况下，因其材质而成为坚硬的焊接，因此热冲击时的热应力没有被焊料吸收而传递至背面电极，产生背面电极从绝缘基板剥离的问题。
本发明是鉴于这种现有技术的实际情况而完成的，其目的在于提供一种耐热冲击性高的片式器件。
用于解决问题的方案
为实现上述目的，本发明的片式器件的特征在于，具有：长方体形状的绝缘基板；功能元件，其设置在所述绝缘基板的表面；一对背面电极，其在所述绝缘基板的背面的长尺寸方向的两端部由形成为厚膜的含有导电性颗粒的合成树脂构成；以及一对端面电极，其设置在所述绝缘基板的长尺寸方向的两端面，且将所述功能元件与所述背面电极电连接，所述背面电极由第一电极部和多个第二电极部构成，所述第一电极部为俯视时矩形形状，位于远离所述绝缘基板的端面的内侧，所述多个第二电极部夹着存在于所述绝缘基板的端面和所述第一电极部之间的缺口部在所述绝缘基板的短尺寸方向上分开排列，所述第一电极部的最大高度设定为比所述第二电极部的最大高度高。
在这样构成的片式器件中，由树脂材料构成的背面电极具有第一电极部和多个第二电极部，第一电极部俯视时矩形形状，位于远离绝缘基板的端面的内侧，多个第二电极部夹着存在于绝缘基板的端面和第一电极部之间的缺口部在绝缘基板的短尺寸方向上分开排列，第一电极部的最大高度设定为比第二电极部的最大高度高，因此即使在热冲击时的热应力没有被焊料吸收而传递至背面电极的情况下，也能够通过背面电极内的具有厚度的第一电极部的挠性缓和热应力。此外，由于在多个第二电极部之间存在与绝缘基板的端面连接的缺口部，因此能够沿着分割槽容易地折断(分割)可制取多个片式器件的大型基板。
在上述结构中，第一电极部的沿着绝缘基板的长尺寸方向的剖面形状优选为中央部比两端部厚的拱形形状，这种拱形形状的第一电极部能够利用作为背面电极的材料的树脂浆料的表面张力而容易地形成。
在此情况下，可以通过分多次印刷涂敷树脂浆料来形成背面电极的第一电极部和第二电极部，但背面电极优选为通过一次印刷涂敷而形成第一电极部和第二电极部的单层结构。
此外，在上述结构中，背面电极的平面形状可以是缺口部分别介于三个以上的第二电极部之间的梳齿形，但优选为以第一电极部和两个第二电极部包围缺口部的方式连续的沟槽形状。
发明效果
根据本发明，能够提供一种耐热冲击性高的片式器件。
附图说明
图1为本发明的实施方式的片式电阻器的俯视图。
图2为沿着图1的II－II线的剖视图。
图3为沿着图1的III－III线的剖视图。
图4为表示该片式电阻器所具有的背面电极的说明图。
图5为表示该片式电阻器的制造工序的剖视图。
图6为表示该片式电阻器的制造工序的剖视图。
图7为表示该片式电阻器的制造工序的流程图。
图8为表示该片式电阻器的安装状态的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对发明的实施方式进行说明，图1为本发明的实施方式的片式电阻器的俯视图，图2为沿着图1的II－II线的剖视图，图3为沿着图1的III－III线的剖视图。
如图1～图3所示，作为片式器件的片式电阻器1由以下构成：长方体形状的绝缘基板2；一对背面电极3，设置在该绝缘基板2的背面(图1中的下表面)的长尺寸方向的两端部；一对表面电极4，设置在绝缘基板2的表面(图1中的上表面)的长尺寸方向的两端部；电阻体5，使两端部与该一对表面电极4重合而设置在绝缘基板2的表面；一对端面电极6，以桥接背面电极3和表面电极4的方式以剖面呈“コ”字形设置在绝缘基板2的长尺寸方向的两端面；双层结构的保护层(底涂层7和外涂层8)，其覆盖电阻体5；以及双层结构的一对外部电极(镀Ni层和镀Sn层)9，其是对端面电极6和背面电极3的外表面实施镀覆处理而形成的。
绝缘基板2是以氧化铝为主成分的陶瓷基板，是沿着呈格子状延伸的分割槽折断(分割)后述的大型基板20A而被制取成多个的基板。
一对背面电极3是在大型基板的背面将含有Ag、Ni、碳等导电性颗粒的树脂浆料进行丝网印刷并使其加热固化而成的。关于详情在后面叙述，背面电极3具有第一电极部3a和第二电极部3b，第一电极部3a俯视时矩形形状，位于远离绝缘基板2的端面的内侧，第二电极部3b位于绝缘基板2的端面与第一电极部3a之间，第一电极部3a的最大高度比第二电极部3b的最大高度高。
一对表面电极4是在大型基板的表面对Ag系浆料进行丝网印刷并使其干燥、烧成而成的。
作为功能元件的电阻体5是在大型基板的表面将氧化钌等电阻体浆料进行丝网印刷并使其干燥、烧成而成的，该电阻体5的长尺寸方向的两端部与一对表面电极4重叠。虽省略了图示，但在电阻体5形成有用于调整电阻值的调整槽。
一对端面电极6是通过溅射镍(Ni)/铬(Cr)等而形成的，通过这些端面电极6使隔着绝缘基板2的端面而分开的背面电极3和表面电极4导通。另外，端面电极6超过表面电极4与外涂层8的边界位置而延伸至外涂层8的侧端部，外涂层8的平坦状的上表面未被端面电极6覆盖而露出。
底涂层7和外涂层8构成双层结构的保护膜。底涂层7是将玻璃浆料进行丝网印刷并使其干燥、烧成而成的，该底涂层7是在形成调整槽之前以覆盖电阻体5的方式形成。外涂层8是将环氧树脂浆料进行丝网印刷并使其加热固化(烧结)而成的，外涂层8是在形成调整槽之后以覆盖底涂层7的方式形成。
一对外部电极9由阻挡层和外部连接层的双层结构构成，其中，阻挡层是通过电镀镀覆形成的镀Ni层，外部连接层是通过电镀镀覆形成的镀Sn层。这些外部电极9覆盖端面电极6的整个表面和从该端面电极6露出的背面电极3。
图4是表示在绝缘基板2的背面形成的背面电极3的说明图，为了容易理解背面电极3的形状而省略了端面电极6和外部电极9。如图4所示，背面电极3在俯视观察时形成为沟槽形状(“コ”字形)，具有第一电极部3a和两个第二电极部3b，第一电极部3a俯视时为矩形形状，位于远离绝缘基板2的端面的内侧，两个第二电极部3b夹着存在于绝缘基板2的端面和第一电极部3a之间的缺口部3c在绝缘基板2的短尺寸方向上分开排列。缺口部3c是背面电极3的未印刷形成树脂材料的非涂敷部，第一电极部3a和两个第二电极部3b以包围该缺口部3c的方式呈“コ”字形连续。
在此，第一电极部3a中的虚线S所围成的部分的剖面形状是高度从沿着绝缘基板2的长尺寸方向的两端部向中央部逐渐变厚的拱形形状(半圆柱形)，通过该拱形形状使第一电极部3a的最大高度与第二电极部3b的厚度相比足够厚。另外，这种拱形形状的第一电极部3a通过一次涂敷作为背面电极3的材料的树脂浆料，从而能够利用树脂浆料的表面张力而容易地形成。
接下来，参照图5～图7对本实施方式的片式电阻器1的制造方法进行说明。在此，图5和图6为表示片式电阻器1的制造工序的剖视图，图7为表示片式电阻器1的制造工序的流程图。
首先，如图7的步骤S1所示，准备可制取多个绝缘基板2的片状的大型基板20A(大型基板的准备工序)。在该大型基板20A设置有呈格子状延伸的一次分割槽和二次分割槽(均未图示)，将由这两种分割槽划分出的一个一个的方格作为一个片形形成区域。另外，在图5和图6中示出了与一个片形形成区域对应的剖视图，但实际上对相当于多个片形形成区域的大型基板20A批量地进行以下说明的各工序。
即，在图7的步骤S2中，在大型基板20A的表面中的被二次分割槽夹着的区域内，以跨越各一次分割槽的方式将Ag系浆料进行丝网印刷并将其干燥、烧成，由此，如图5的(a)所示，在大型基板20A的表面形成夹着片形形成区域而相向的表面电极4(表面电极形成工序)。
接下来，在图7的步骤S3中，在大型基板20A的表面将氧化钌等电阻体浆料进行丝网印刷并进行干燥、烧成，由此，如图5的(b)所示，形成跨越在成对的表面电极4之间的电阻体5(电阻体形成工序)。
接下来，在图7的步骤S4中，将玻璃浆料进行丝网印刷并进行干燥、烧成，由此，如图5的(c)所示，形成覆盖电阻体5的底涂层7(底涂层形成工序)。之后，从该底涂层7的上方在电阻体5形成未图示的调整槽来调整电阻值。
接下来，在图7的步骤S5中，从底涂层7的上方将环氧系树脂浆料进行丝网印刷并加热固化，由此，如图5的(d)所示，形成覆盖表面电极4的一部分和电阻体5的整体的外涂层8(外涂层形成工序)。通过这些底涂层7和外涂层8，形成覆盖电阻体5的双层结构的保护层。
接下来，在图7的步骤S6中，在大型基板20A的背面的被二次分割槽夹着的区域内，以跨越各一次分割槽的方式将含有导电性颗粒(例如Ag)的树脂浆料进行丝网印刷并加热固化，由此，如图5的(e)所示，在大型基板20A的背面的各片形形成区域形成夹着一次分割槽而相向的背面电极3(背面电极形成工序)。
如图4所示，该背面电极3具有第一电极部3a和两个第二电极部3b，第一电极部3a位于远离一次分割槽的片形形成区域的内侧，两个第二电极部3b夹着存在于一次分割槽和第一电极部3a之间的缺口部3c而沿着二次分割槽分开排列，背面电极3在各片形形成区域的长尺寸方向的两端部形成为沟槽形状(“コ”字形)的平面形状。即，缺口部3c是未印刷形成树脂浆料的非涂敷部，相互平行地延伸的两个第二电极部3b和第一电极部3a以包围该缺口部3c的方式呈“コ”字形连续。而且，即使这种形状的背面电极3是仅涂敷了一次树脂浆料的单层结构，也会由于树脂浆料的表面张力使第一电极部3a的最大高度比第二电极部3b的最大高度高。
至此为止的工序是对大型基板20A的批量处理，接下来，沿着一次分割槽将大型基板20A进行一次折断(一次分割)，得到条状基板20B。此时，在背面电极3的两个第二电极部3b之间形成作为树脂浆料的非涂敷部的缺口部3c，由于该缺口部3c位于一次分割槽上，因此能够提高将大型基板20A一次折断时的折断性。
之后，在图7的步骤S7中，通过向该条状基板20B的分割面溅射Ni-Cr，由此，如图6的(f)所示，在条状基板20B的两端面形成将表面电极4和背面电极3之间导通的端面电极6(端面电极形成工序)。另外，通过该端面电极6，从缺口部3c露出的条状基板20B的背面和背面电极3的除第一电极部3a以外的两个第二电极部3b分别被覆盖。
接下来，通过将条状基板20B沿二次分割槽进行二次折断(二次分割)，从而得到与片式电阻器1同等大小的片式单体20C。
最后，在图7的步骤S8中，对单片化的片式单体20C实施电镀镀覆，如图6的(g)所示，在端面电极6的整个表面和背面电极3的第一电极部3a的表面形成由镀Ni层和镀Sn层构成的外部电极9(外部电极形成工序)。由此，完成图1～图3所示的片式电阻器1。
图8为表示如上所述构成的片式电阻器1的安装状态的剖视图。如图8所示，片式电阻器1以背面电极3向下的姿势搭载在设置于电路板30的焊盘31上，覆盖端面电极6和背面电极3的一对外部电极9经由焊料32分别与对应的焊盘31接合，从而进行表面安装。
在本实施方式的安装结构中，绝缘基板2的背面的一对外部电极9的分离距离L1设定为比一对焊盘31的分离距离L2短，因此背面电极3的作为最大厚壁部的第一电极部3a的中央部位于对应的焊盘31的内侧端部的大致正上方，第一电极部3a的比最大厚壁部靠内侧的部分比对应的焊盘31更向内侧突出。由此，在将片式电阻器1焊接在电路板30的焊盘31时，熔融焊料被第一电极部3a的厚壁部分挡住，熔融焊料不会到达位于比焊盘31的内侧端部更远离内侧的位置的背面电极3的内侧端部。像这样，使第一电极部3a的厚壁部分位于热冲击时的热应力集中的焊盘31的内侧端部，利用由树脂材料构成的第一电极部3a的厚壁部分的挠性吸收热应力，因此即使在使用杨氏模量大的高强度焊料进行焊接的情况下，也能够可靠地防止背面电极因热冲击时的热应力从绝缘基板剥离。
如上所述，在本实施方式的片式电阻器1中，由含有导电性颗粒的树脂材料构成的背面电极3具有第一电极部3a和两个第二电极部3b，该第一电极部3a俯视时为矩形形状，位于远离绝缘基板2的端面的内侧，两个第二电极部3b夹着存在于绝缘基板2的端面和第一电极部3a之间的缺口部3c在绝缘基板2的短尺寸方向上分开排列，背面电极3整体形成为沟槽形状(“コ”字形)，并且第一电极部3a的最大高度设定为比第二电极部3b的最大高度高，因此即使在热冲击时的热应力没有被焊料32吸收而传递至背面电极3的情况下，也能够通过背面电极3内的具有厚度的第一电极部3a的挠性缓和热应力。
此外，由于在两个第二电极部3b之间存在与绝缘基板2的端面连接的缺口部3c，因此在从大型基板20A制取多个片式电阻器1的制造工序中，能够提高将大型基板20A沿一次分割槽一次折断成条状基板20B时的折断性。
此外，在本实施方式的片式电阻器1的安装结构中，上述结构的片式电阻器1以一对背面电极3向下的姿势搭载在设置于电路板30的一对焊盘31上，并且覆盖端面电极6和背面电极3的一对外部电极9经由焊料32与对应的焊盘31连接，背面电极3的第一电极部3a的一部分比对应的焊盘31更向内侧突出，因此熔融焊料被第一电极部3a的厚壁部分阻挡，不会到达背面电极3的内侧端部。像这样，通过使第一电极部3a的厚壁部分位于热冲击时的热应力集中的焊盘31的内侧端部的位置，从而利用由树脂材料构成的第一电极部3a的厚壁部分的挠性吸收热应力，因此即使在使用高强度焊料作为焊料32的情况下，也能够可靠地防止背面电极3因热冲击时的热应力从绝缘基板2剥离。
另外，在上述实施方式中，对将背面电极3设为以第一电极部3a和两个第二电极部3b包围缺口部3c的方式连续的沟槽形状(“コ”字形)的情况进行了说明，但背面电极3的平面形状不限于此，也可以是缺口部3c分别介于三个以上的第二电极部3b间的梳齿形。
此外，在上述实施方式中，对将本发明应用于具有电阻体作为功能元件的片式电阻器的情况进行了说明，但本发明也能够应用于具有例如电感器、电容器等电阻体以外的功能元件的片式器件。
附图标记说明
1：片式电阻器(片式器件)
2：绝缘基板
3：背面电极
3a：第一电极部
3b：第二电极部
3c：缺口部
4：表面电极
5：电阻体(功能元件)
6：端面电极
7：底涂层
8：外涂层
9：外部电极
20A：大型基板
20B：条状基板
20C：片式单体
30：电路板
31：焊盘
32：焊料

Claims (4)

1.一种片式器件，其特征在于，具有：
长方体形状的绝缘基板；
功能元件，其设置在所述绝缘基板的表面；
一对背面电极，其在所述绝缘基板的背面的长尺寸方向的两端部由形成为厚膜的含有导电性颗粒的合成树脂构成；以及
一对端面电极，其设置在所述绝缘基板的长尺寸方向的两端面，将所述功能元件与所述背面电极电连接，
所述背面电极由第一电极部和多个第二电极部构成，所述第一电极部为俯视时矩形形状，位于远离所述绝缘基板的端面的内侧，所述多个第二电极部夹着存在于所述绝缘基板的端面和所述第一电极部之间的缺口部在所述绝缘基板的短尺寸方向上分开排列，
所述第一电极部的最大高度设定为比所述第二电极部的最大高度高。
2.根据权利要求1所述的片式器件，其特征在于，
所述第一电极部的沿着所述绝缘基板的长尺寸方向的剖面形状为中央部比两端部厚的拱形形状。
3.根据权利要求2所述的片式器件，其特征在于，
所述背面电极为通过一次印刷涂敷而形成所述第一电极部和所述第二电极部的单层结构。
4.根据权利要求1至3的任1项所述的片式器件，其特征在于，
所述背面电极的平面形状为以所述第一电极部和两个所述第二电极部包围所述缺口部的方式连续的沟槽形状。
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